ОТОПИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР Российский патент 2000 года по МПК F24H3/06 

Изобретение относится к отопительной технике и может быть использовано в водяных и паровых системах отопления жилых и производственных помещений.

Известен отопительный прибор, содержащий трубы греющего теплоносителя. установленные одна под другой вертикальными рядами и снабженные элементами оребрения, выполненными в виде П-образных пластин со средней и боковыми стенками, закрепленных на трубах греющего теплоносителя своими боковыми стенками и размещенных с вертикальной ориентацией средней стенки. На средней стенке выполнены проемы в виде горизонтальных просечек, а участки средней стенки между просечками отогнуты относительно плоскости стенки. При этом элементы оребрения установлены относительно друг друга с зазором (см. авторское свидетельство СССР N 1672152, МКИ5 F 24 H 3/00).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности (прототипом) является отопительный прибор "Аккорд", содержащий трубы греющего теплоносителя, установленные одна под другой и снабженные размещенными относительно друг друга с зазором элементами оребрения, выполненными в виде П-образных пластин со средней и боковыми стенками. Элементы оребрения напрессованы на трубах греющего теплоносителя своими боковыми стенками и размещены с вертикальной ориентацией средней стенки (см. Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция. - М.: Стройиздат, 1991. - с. 179 - 180, рис. 8.4).

Общими недостатками отопительного прибора и отопительного конвектора "Аккорд" являются пониженное качество вследствие недостаточного сцепления труб греющего теплоносителя с элементами оребрения, обусловленного закреплением элементов оребрения на трубах греющего теплоносителя посредством напрессовки, что приводит к смещению элементов оребрения относительно этих труб во время транспортировки и эксплуатации; низкая мощность, так как боковые стенки элементов оребрения при напрессовке на трубы греющего теплоносителя не образуют с ними плотного контакта, что увеличивает в этих зонах тепловое сопротивление, которое дополнительно повышается в процессе работы вследствие ухудшения контакта между элементами оребрения и трубами из-за коррозии и многократных теплового расширения при нагреве и сужения при охлаждении, при этом из-за вышеперечисленных причин номинальная плотность теплового потока у описанных приборов составляет 317-350 Вт/м² - в два раза ниже, чем у отопительных приборов батарейного типа и радиаторов; значительная трудоемкость изготовления, также обусловленная необходимостью использования запрессовки для соединения труб греющего теплоносителя с элементами оребрения.

Сущность изобретения заключается в том, что отопительный прибор, содержащий трубы греющего теплоносителя, установленные одна под другой и снабженные размещенными относительно друг друга с зазором элементами оребрения, выполненными в виде пластин со средней и боковыми стенками, закрепленных на трубах греющего теплоносителя своими боковыми стенками и размещенных с вертикальной ориентацией средней стенки, снабжен слоем материала, в качестве которого использован литейный металлический сплав, охватывающим наружные поверхности труб греющего теплоносителя, выполненных в виде змеевика с двумя и более заходами, в зоне закрепления элементов оребрения, размещенных секциями с числом средних стенок в секции не менее трех. При этом боковые стенки элементов оребрения снабжены сквозными прорезями, выполненными в зоне закрепления элементов оребрения.

Поверхности контакта труб греющего теплоносителя с элементами оребрения в зоне закрепления этих элементов могут быть снабжены фасками с углом наклона к трубе греющего носителя 45-60^o.

Техническим результатом является повышение качества и мощности отопительного прибора, а также снижение трудоемкости его изготовления.

Повышение качества отопительного прибора обеспечивается вследствие улучшения сцепления труб греющего теплоносителя с элементами оребрения, обусловленного закреплением элементов оребрения на трубах греющего теплоносителя введенным в прибор слоем материала, в качестве которого использован литейный металлический сплав, охватывающий наружные поверхности этих труб, выполненных в виде змеевика, в зоне закрепления элементов оребрения, что позволяет жестко фиксировать элементы оребрения на трубах греющего теплоносителя во время транспортировки отопительного прибора и его эксплуатации. Улучшению сцепления труб греющего теплоносителя с элементами оребрения также способствует выполнение на боковых стенках элементов оребрения сквозных прорезей, размещенных в зоне закрепления этих элементов на трубах греющего теплоносителя, т.к. при заливке жидкого литейного металлического сплава в форму, этот сплав попадает в сквозные прорези и, затвердевая, обеспечивает плотный контакт слоя литейного металлического сплава с трубой греющего теплоносителя и с боковыми стенками элементов оребрения.

Повышение мощности отопительного прибора достигается вследствие образования плотного контакта боковых стенок элементов оребрения с трубами греющего теплоносителя за счет использования слоя литейного металлического сплава, охватывающего наружные поверхности этих труб в зоне закрепления элементов оребрения, что приводит к передаче большого количества тепла и высокой температуре стенок элементов оребрения при прочих равных условиях для нагрева помещения, при этом номинальная плотность теплового потока предлагаемого отопительного прибора повышается до 550 Вт/м².

Снижение трудоемкости изготовления отопительного прибора обеспечивается вследствие соединения труб греющего теплоносителя, выполненных в виде змеевика, с элементами оребрения в литейной форме через слой литейного металлического сплава, т. е. из-за отсутствия необходимости использования запрессовки для соединения труб греющего теплоносителя с элементами оребрения. Выполнение элементов оребрения отопительного прибора в виде секций связано с использованием литейных технологий, то-есть, чем больше количество элементов оребрения в секции, тем меньше трудоемкость изготовления, поэтому количество элементов оребрения в секции менее трех связано с большой трудоемкостью изготовления. С другой стороны, значительное увеличение количества элементов оребрения в секции затрудняет изготовление приборов с мощностью, кратной 0,2 - 0,3 кВт, что крайне необходимо при установке их в отопительные системы в многоэтажных жилых зданиях.

Выполнение труб греющего теплоносителя в виде змеевика с двумя и более заходами является оптимальным, так как изготовление змеевика с числом заходов менее двух приведет к необходимости дополнительного соединения труб греющего теплоносителя, а следовательно, к повышению трудоемкости изготовления и ухудшению качества отопительного прибора.

Фаска с углом наклона 45 - 60^o к трубе греющего теплоносителя является оптимальной, способствует лучшему прогреву элементов оребрения. Увеличение угла наклона фаски более 60^o приводит к ненужному расходу материала, так как при этом не увеличивается количество передаваемого тепла. Уменьшение угла наклона фаски менее 45^o сокращает площадь контакта слоя литейного сплава со стенками элементов оребрения и понижает передачу тепла.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен отопительный прибор, вид спереди; на фиг. 2 - то же, вид сверху с разрезом по линии A-A; на фиг. 3 - узел закрепления элемента оребрения на трубе греющего теплоносителя, вид спереди; на фиг. 4 - вид сверху фиг. 3; на фиг. 5 показана часть боковой стенки элемента оребрения при использовании труб греющего теплоносителя в виде нецельного змеевика из отдельных отрезков трубчатых элементов; на фиг. 6 - часть боковой стенки элемента оребрения при использовании труб греющего теплоносителя в виде змеевика из цельного отрезка трубчатого элемента.

Отопительный прибор содержит трубы 1 греющего теплоносителя, выполненные в виде змеевика с двумя и более заходами, установленные одна под другой и снабженные размещенными относительно друг друга с зазором элементами оребрения 2, выполненными в виде C-образных пластин со средней и боковыми стенками, закрепленных на трубах 1 греющего теплоносителя своими боковыми стенками и размещенных с вертикальной ориентацией средней стенки. Внутри стенок и между стенками элементов оребрения 2 образованы соответственно закрытые и открытые вертикальные каналы. Выполнение элементов оребрения 2 в виде C-образных пластин, в отличие от П-образных пластин в отопительном конвекторе "Аккорд", является более эффективным, так как обеспечивает больший отвод тепла и безопасное пользование отопительным прибором. Закрепление элементов оребрения 2 на трубах 1 греющего теплоносителя обеспечено слоем 3 материала, в качестве которого использован литейный металлический, например, алюминиевый сплав, охватывающий наружные поверхности труб 1 греющего теплоносителя в зоне закрепления элементов оребрения 2. Элементы оребрения 2 размещены секциями с числом средних стенок в секции не менее трех. При этом в промежуточной зоне 4 между секциями элементов оребрения 2 слой 3 материала отсутствует. Боковые стенки элементов оребрения 2 снабжены сквозными прорезями 5. Сквозные прорези 5, выполненные, например, в виде отверстий, расположены в зоне закрепления элементов оребрения 2. Поверхности контакта труб 1 греющего теплоносителя с элементами оребрения 2 в зоне закрепления этих элементов снабжены фасками 6 с углом наклона к трубе греющего теплоносителя 45-60^o . Использование фасок 6 приводит к увеличению площади контакта слоя 3 с элементами оребрения 2 и, следовательно, к повышению качества и мощности отопительного прибора в целом.

При изготовлении труб 1 греющего теплоносителя в виде змеевика из отдельных отрезков трубчатых элементов, соединенных между собой, боковые стенки элементов оребрения 2 снабжены отверстиями 7 для установки элементов оребрения 2 на трубах 1 греющего теплоносителя.

При изготовлении труб 1 греющего теплоносителя в виде змеевика из цельного отрезка трубчатого элемента боковые стенки элементов оребрения 2 снабжены прорезями 8 для установки элементов оребрения 2 на трубах 1 греющего теплоносителя.

Сверху отопительный прибор может быть закрыт крышкой, выполненной в виде пластины из стали толщиной 0,6 мм с перпендикулярными длине пластины прорезями, для регулирования интенсивности теплообмена (на чертеже не показана) и уменьшения попадания пыли в закрытые вертикальные каналы элементов оребрения 2.

На трубах 1 греющего теплоносителя могут быть закреплены декоративные щитки (на чертеже не показаны).

Отопительный прибор изготавливается следующим образом. Трубы 1 греющего теплоносителя, выполненные в виде змеевика с двумя и более заходами, изготавливаются из петель стального цельнотянутого трубчатого элемента, имеющего диаметр 15 - 20 мм и толщину стенки 2,5 - 4,0 мм, к внутренним концам которых посредством сварного или резьбового соединения прикрепляется калач (первый вариант) или из цельного отрезка трубчатого элемента расчетной длины в зависимости от тепловой мощности отопительного прибора (второй вариант). С-образные элементы оребрения 2 изготавливаются из углеродистой листовой стали с толщиной листа 0,6 - 1,0 мм.

В соответствии с первым вариантом изготовления отопительного прибора в боковых стенках элементов оребрения 2 изготавливаются отверстия 7, диаметр которых на 0,5 - 2,0 мм больше диаметра труб 1.

В соответствии со вторым вариантом изготовления отопительного прибора в боковых стенках элементов оребрения 2 изготавливаются прорези 8. Трубы 1 греющего теплоносителя и элементы оребрения 2 устанавливаются в разовую или постоянную литейную форму, например, металлическую. В форму заливается литейный металлический сплав, например, алюминиевый сплав, для соединения труб 1 греющего теплоносителя с элементами оребрения 2, в зоне закрепления боковых стенок элементов оребрения 2. При заливке литейный металлический сплав попадает в сквозные прорези 5 и, затвердевая, сжимает боковые стенки элементов оребрения 2. Во время затвердевания слой 3 материала, в качестве которого использован литейный металлический сплав, из-за усадки обеспечивает плотный контакт труб 1 греющего теплоносителя с элементами оребрения 2, и, следовательно, тепловой напор у боковых стенок элементов оребрения 2.

Отопительный прибор работает следующим образом. Теплоноситель подается через трубы 1 греющего теплоносителя сверху вниз, нагревая стенки этих труб, от которых тепло через слой 3 подается к элементам оребрения 2. При этом количество тепла и температура стенок элементов оребрения 2 тем выше, чем больше величина сцепления и площадь контакта стенок элементов оребрения 2 со слоем 3. Нагрев помещения производится в основном за счет конвекции горячего воздуха снизу вверх. Движению воздуха в этом направлении способствуют закрытые и открытые вертикальные каналы, образованные элементами оребрения 2.

Количество тепла, получаемого от отопительного прибора, может быть отрегулировано крышкой. Полное открытие крышки будет соответствовать максимальной производительности прибора, а полное закрытие крышки уменьшит производительности прибора на 20%.

Таким образом, предлагаемый отопительный прибор при низкой стоимости изготовления обладает высокими качеством и мощностью, а его конструкция обуславливает низкую трудоемкость изготовления.

Изобретение предназначено для водяных и паровых систем отопления жилых и производственных помещений. Сущность изобретения: трубы греющего теплоносителя, выполненные в виде змеевика с двумя и более заходами, установлены одна под другой и снабжены размещенными относительно друг друга с зазором элементами оребрения. Элементы оребрения выполнены в виде С-образных пластин со средней и боковыми стенками, закрепленных на трубах греющего теплоносителя своими боковыми стенками и размещенных с вертикальной ориентацией средней стенки. Прибор снабжен слоем материала, в качестве которого использован литейный металлический сплав, охватывающий наружные поверхности труб греющего теплоносителя в зоне закрепления элементов оребрения. Элементы оребрения расположены секциями с числом средних стенок в секции не менее трех. В промежуточной зоне между секциями слой материала, в качестве которого использован металлический литейный сплав, отсутствует. Боковые стенки элементов оребрения снабжены сквозными прорезями, выполненными в зоне закрепления элементов оребрения. Такое выполнение позволяет повысить мощность отопительного прибора и снижает трудоемкость его изготовления. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Отопительный прибор, содержащий трубы греющего теплоносителя, установленные одна под другой и снабженные размещенными относительно друг друга с зазором элементами оребрения, выполненными в виде пластин со средней и боковыми стенками, закрепленных на трубах греющего теплоносителя своими боковыми стенками и размещенных с вертикальной ориентацией средней стенки, отличающийся тем, что он снабжен слоем материала, в качестве которого использован литейный металлический сплав, охватывающим наружные поверхности труб греющего теплоносителя, выполненных в виде змеевика с двумя и более заходами, в зоне закрепления элементов оребрения, размещенных секциями с числом средних стенок в секции не менее трех, при этом боковые стенки элементов оребрения снабжены сквозными прорезями, выполненными в зоне закрепления элементов оребрения. 2. Отопительный прибор по п.1, отличающийся тем, что поверхности контакта труб греющего теплоносителя с элементами оребрения в зоне закрепления этих элементов снабжены фасками с углом наклона к трубе греющего теплоносителя 45 - 60^o.